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PROCEDE DE FABRICATION D'UN PNEUMATIQUE A ARMATURE DE
CARCASSE, FORMEE D'AU MOINS UNE NAPPE DE FILS OU CABLES
~'invention concerne un procédé de fabrication d'un
pneumatique comportant au moins une armature de carcasse
constituée de nappes de fils ou câbles, et plus
particulièrement un procédé de confection de l'ébauche
toroïdale du pneumatique.
Le procédé le plus couramment employé pour fabriquer une
enveloppe de pneumatique pour roue de véhicule consiste
essentiellement, dans un premier temps, à appliquer l'une
après l'autre autour d'un tambour cylindrique de confection,
les diverses couches de mélanges caoutchouteux et les
différentes nappes de fils ou câblés qui constitueront
l'armature de carcasse de l'ebauche toroïdale de pneumatique
non vulcanisée et du pneumatique lui-même ; lesdites nappes
de carcasse étant, dans la majorité des cas, ancrées à chaque
extrémité axiale du tambour à un renfort métallique annulaire
ou tringle.
Dans le cas de pneumatique à armature de carcasse formée de
nappes de fils ou câbles croisés, la seconde étape consiste à
appliquer sur la zone centrale de l'ébauche cylindrique non
vulcanisée de carcasse les nappes éventuelles d'armature de
renforcement de la bande de roulement, ou nappes d'armature
de sommet, formées de fils ou câbles en général croisés d'une
nappe à la suivante. Après pose de ladite armature et sur
cette dernière, pose de la bande de roulement, la derniere
étape de f brication de l'ébauche toroïdale consiste a lui
donner avant vulcanisation la forme d'un tore tres proche de
celle du pneumatique terminé. Cette opération appelée
conformation de l'ébauche cylindrique est réalisée soit sur
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un tambour de conformatlon, soit dans le moule de
vulcanisation lui-même.
Dans le cas d'un pneumatique à armature de carcasse radiale,
la seconde étape consiste à transformer par conformation
l'ébauche cylindrique non vulcanisée de carcasse en ébauche
toroïdale non vulcanisée, et la dernière étape consistant
alors à poser sur la partie centrale de l'ébauche toroïdale
une armature de sommet, les couches de mélanges caoutchouteux
nécessaires et en particulier la bande de roulement.
Malgré le soin apporté à l'exécution de toutes les opérations
décrites, malgré les nombreux contrôles réalisés sur les
produits de départ, sur les produits semi-finis, sur
l'ébauche toroïdale terminée, malgré les nombreux contrôles
sur les machines de fabrication et sur les étapes de
fabrication, les contrôles exercés sur les pneumatiques
vulcanisés, terminés, mettent en évidence l'apparition d'un
certain nombre d'anomalies en ce qui concerne le
positionnement des produits, affectant en particulier la zone
basse, anomalies ne trouvant pas d'explications
satisfaisantes. En outre, et comme connu, de tels procédés
nécessitent avant leur assemblage la fabrication sépar~e des
nappes de fils ou câbles à l'aide de machines importantes, et
avec un nombre d'op~rations élevées, et sont donc coûteux.
Afin de remédier aux inconvénients cités ci-dessus,
c'est-à-dire d'améliorer la qualité du pneumatique terminé et
de diminuer les coûts de fabrication dudit pneumatique,
conformément à l'invention un nouveau procédé de fabrication
d'un pneumatique est basé sur le principe selon lequel les
zones de flanc et les zones des bourrelets de l'ébauche
doivent être confe-tionnees et manipulées dans la même
configuration géométrique que celle qu'elles auraient dans le
moule de vulcanisation.
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On peut utiliser pour la confection d'une armature de carcasse l'enroulement hélicoïdal d'un fil
ou câble~sur un noyau annulaire pliable et/ou démontable, suivi d'une coupure du tore ainsi
formé et enlèvement de l'ébauche toroidale d'arrnature du noyau de confection. Un tel mode
de fabrication est décrit dans le brevet US 1 3 16 104.
Le brevet US 3,975,490 décrit une méthode de fabrication d'un pneumatique en deux ou trois
parties. Si le pneumatique est en trois parties, deux parties renforcées et prémoulées
comprennent les bourrelets, les flancs et les bandes armées, support de la bande de roulement,
la troisième partie étant la bande de roulement elle-même. Ce brevet mentionne la possibilité
de confectionner les deux parties renforcées par enroulement autour d'un noyau torique, à
section circulaire, de bandes tissées caoutchoutées, et de séparer ladite ébauche en deux
sections par coupures. D'énormes difficultés se présentent pour réaliser les renforcements, en
particulier des bandes armées par enroulement, pour réaliser les coupures de l'ébauche ainsi
confectionnée et pour obtenir précisément des bandes armées pouvant s'interpénétrer après
prévulcanisation, pour éviter déplacements et déformations lors des manutentions des parties
flancs du pneumatique.
Il en est de même dans le brevet FR 1 214 908 où l'armature est obtenue par enroulement sur
un mandrin démontable d'une couche de mélange caoutchouteux puis d'une couche de câbles
d'acier, la largeur mesurée entre les emplacements des tringles métalliques étant approxima-
tivement égale à deux fois la largeur de chaque partie de nappe nécessaire pour être retournée
autour des tringles d'ancrage de la future armature de carcasse.
La demande allemande 1 934 018 décrit pratiquement le même procédé, consistant à enrouler
hélicoïdalement sur une forme un fil ou câble continu, cet enroulement étant coupé circonfé-
rentiellement sur la face radialement intérieure de la forme afin de pouvoir retourner autour
des tringles une partie de l'enroulement et ainsi réaliser l'armature de carcasse avec ses
retournelnents .
FEUILLE MODIFIEE
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Les procédés décrits ci-dessus utilisent des formes, noyaux ou mandrins pouvant être rigides
ou non, mais dans tous les cas déformables parce qu'ils sont soit pliables, soit démontables et
ce pour pouvoir être retirés des ébauches toroïdales d'armature. Outre que ces formes ou
noyaux sont de fabrication malaisée et coûteuse, ils sont aussi d'utilisation difficile car néces-
sitant une certaine manutention, m~nlltention ayant pour conséquence des déplacements et
déformations néfastes des zones de flancs et de bourrelets, zones par définition les plus fragiles
de l'ébauche non vulcanisée de pneumatique.
En outre, ces formes ou noyaux n'assurent pas dans tous les cas une parfaite régularité de la
surface de pose et en conséquence de la forme des produits posés. En effet, les pièces de
montage de la forme s'assemblent de manière de moins en moins précise en fonction de la
durée d'utilisation de la forme. L'utilisation de telles formes entraîne alors des défauts
d'uniro~",iLé sur le pneumatique vulcanisé tout aussi gênants que le mauvais positionnement
des produits.
Afin de remédier à de tels inconvénients, et en particulier d'éviter toute distorsion entre
l'ébauche d'armature de carcasse telle qu'elle est sur le noyau et telle qu'elle sera dans le
moule de vulcanisation, le procédé, conforme à l'invention, pour réaliser une ébauche toroï-
dale de pneumatique non vulcanisé consiste:
a) à recouvrir ledit noyau d'au moins une couche de mélange caoutchouteux destiné à enrober
les fils ou câbles d'armature
FEU'I L, ~/!CD!~`. E
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b) à réaliser une ebauche toroïdale d'armature de carcasse,
par enroulement, d'un fil ou câble continu autour d'un
noyau ou forme annulaire indeformable, monobloc,
indémontable, possédant une section méridienne dont le
profil, au moins en ce qui concerne ses flancs, est
parallèle au profil méridien des flancs de la nappe
d'armature de carcasse la plus intérieure, tel qu'il sera
dans le moule de vulcanisation ;
c) à poser sur ladite ébauche, les couches et profilés de
mélanges caoutchouteux de recouvrement de l'armature de
carcasse ;
d) à couper circonférentiellement l'ébauche d'armature de
carcasse d'une part au moins une fois sur la surface
radialement intérieure, d'autre part au moins une fois sur
la surface radialement extérieure du noyau ;
e) à séparer axialement les deux moitiés de l'ébauche afin de
pouvoir enlever le noyau de confection, séparation
réalisée à l'aide de moyens qui sont simultanément de
préhension, de support et de manutention, et ayant des
parois axialement intérieures présentant un profil
méridien identique au profil méridien de la nappe
d'armature de carcasse la plus extérieure, recouverte
éventuellement des couches et profils de mélange
caoutchouteux nécessaires, cette identité ayant lieu au
moins dans la z~ne des flancs telle que définie
ci-dessus ;
f) à rapprocher axialement lesdites moitiés et à les réunir ;
g) à compléter l'ébauche de pneumatique avant mise dans le
moule de vulcanisation.
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Il faut entendre par ébauche toroïdale d'armature de carcasse
l'ensemble formé par les câbles ou fils et les couches
dites de calandrage destinées à enrober les câbles ou fils,
ladite ébauche pouvant être à l'état cru ou à l'état
prévulcanisé.
Il faut entendre par profil méridien des flancs de la nappe
d'armature de carcasse le profil méridien de ladite armature
entre les points de tangence respectivement avec les tringles
d'ancrage et l'armature de sommet.
Les moyens de préhension, de support et de manutention de
l'ébauche d'armature de carcasse sont préférentiellement des
couronnes métalliques annulaires coaxiales, certaines de ces
couronnes dites de flanc étant destinées au support, à la
préhension et à la manutention des flancs de l'armature
formée sur le noyau de confection, ces certaines couronnes de
flanc étant jointes radialement à l'extérieur à deux
couronnes dites de sommet destinées au support, à la
préhension et à la manutention du sommet d'armature de
carcasse.
Ces couronnes de flanc et de sommet sont pourvues de cavités
d'aspiration munies de soupapes, ces cavités ayant des lèvres
de caoutchouc de manière à ne pas blesser l'armature de
carcasse, cette dernière étant alors maintenue à l'intérieur
des couronnes par aspiration, par succion.
Ces moyens sont avantageusement appliqués sur l'ébauche
d'armature de carcasse, confectionnée sur le noyau, avant la
réalisation des coupures circonférentielles. Il en est de
même de la pose des tringles d'ancrage de l'armature de
carcasse, qui est réalisée au moyen des couronnes de flanc,
munies à leurs bases d'évidements destinés à recevoir
lesdites tringles, ces évidements étant pourvus sur leurs
périphéries d'aimants de maintien des tringles. Quant au
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rabattement des portions d'armature de carcasse destinees à
constituer les retournements de ladite armature, il est
préférentiellement réalisé après écartement axial des deux
moitiés d'ébauche et enlèvement du noyau. Rabattre autour des
tringles d'ancrage lesdites portions d'armature signifie que
ces portions initialement disposées axialement à l'intérieur
des tringles d'ancrage sont par rotation de 180 autour
desdites tringles disposées axialement à l'extérieur en
restant parallèles à l'axe de rotation du noyau.
Quant à la réunion des deux moitiés de l'ébauche, elle peut
être faite par l'apport d'au moins une nappe de renforcement
supplémentaire recouvrant les deux bords de l'armature de
carcas~e~ ou par simple jonction bout à bout des deux
extrémités, ou par recouvrement l'un sur l'autre des deux
bords supérieurs de l'armature de carcasse, ou encore par un
recouvrement, par au moins une nappe, de la jonction bord a
bord ou du recouvrement des deux bords.
Le rabattement des portions d'armature de carcasse destinées
à constituer les retournements de ladite armature est suivi
du maintien en position horizontale de ces retournements, ce
maintien étant avantageusement assuré soit par aspiration au
moyen de cavités d'aspiration placées sous les faces
intérieures des couronnes de flanc, soit en l'absence
desdites couronnes par la présence de deux tambours coaxiaux,
la distance axiale entre leurs faces axialement intérieures
pouvant être variable.
Il est avantageux, conformément à l'invention, que la pose de
l'armature de sommet et de la bande de roulement se fasse à
l'aide d'un complexe p~éfabriqué et formé des deux éléments.
De même, la pose dudit complexe sur le sommet de l'ébauche
d'armature de carcasse se réalise préférentiellement alors
que les flancs de l'armature de carcasse sont toujours
maintenus par les couronnes dites de flanc, ce maintien
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permettant la parfaite stabilite de l'armature de carcasse et
des tringles d'ancrage au cours du procedé de fabrication.
Il en est de même de la pose des couches et profilés de
mélanges caoutchouteux destines à former l'intérieur du
pneumatique, c'est-à-dire les couches et/ou profilés disposés
axialement et radialement à l'intérieur de l'armature de
carcasse calandrée, cette pose se faisant préférentiellement,
les couronnes de flanc étant maintenues en place sur
l'armature de carcasse.
L'invention sera mieux comprise à l'aide du dessin znnexe à
la description qui suit et qui illustre des exemples non
limitatifs, dessin sur lequel
- la figure l represente une première variante de l'ébauche
de l'armature de carcasse telle que vue en section
méridienne dans le moule de vulcanisation ;
- la figure 2 représente l'ébauche d'armature de carcasse de
la figure 1, vue en section méridienne sur le noyau de
confection ;
- la figure 3 représente l'ébauche d'armature de carcasse de
la figure 2 sur laquelle ont été posés les moyens de
préhension, manutention et support ;
- la figure 4 représente l'ébauche d'armature de carcasse
après raccordement des parties supérieures de ladite
armature et p.~se du complexe armature de sommet - bande de
roulement ;
- la figure 5 represente l'ébauche de pneumatique terminée
avant mise dans le moule de vulcanisation ;
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- la figure 6 représente une deuxième variante de l'ébauche
d'armature de carcasse, sur laquelle sont posés les moyens
de préhension, manutention et support des flancs.
Sur la figure 1 est montrée une section méridienne de
l'armature de carcasse (1) d'un pneumatique à fabriquer,
cette section méridienne étant vue dans le moule de
vulcanisation du pneumatique. L'armature de carcasse t1) est
formée de deux parties qui se recouvrent au niveau du plan
équatorial XX' du pneumatique suivant une largeur de
recouvrement ~. Le profil méridien de l'armature (1) peut
être décomposé en trois parties fondamentales : une partie
médiane AB de faible courbure transversale et où les profils
méridiens respectivement de l'armature de carcasse (1) et de
l'armature de sommet (non montrée) sont paralleles entre eux,
les points A et B étant précisément les points de tangence du
profil méridien d'armature de carcasse avec le profil
méridien de l'armature de sommet. Des points A et B aux
points de tangence T1 et T2 de l'armature (1) avec les
ensembles formés des tringles (2) d'ancrage de ladite
armature (1) et des couches (3) de mélange de vulcanisat,
disposées autour des tringles (2) de maniere a ce que les
sections méridiennes des ensembles soient sensiblement
circulaires, l'armature de carcasse a un profil méridien qui
lui est propre et dont la courbure transversale, nettement
plus grande, correspond aux flancs du pneumatique.
Cette armature de carcasse (1) est retournée dans chaque
bourrelet autour de l'ensemble tringle (2) - enrobage (3)
pour former les retournements (lO). Les tringles (2) seront
dans le moule de vulcanisation séparées par une distance
axiale dite "entre tringles" ET et 'a longueur curviligne
entre le point T1 et l'extrémité du retournement (10) est l.
La figure 2 montre le noyau N nécessaire pour fabriquer
l'ébauche toroïdale de l'armature de carcasse (1) telle que
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decrite ci-dessus. Ce noyau N est un tore creux metallique
ferme, l'epaisseur de la paroi du tore est telle qu'il est
pratiquement indéformable. Le profil méridien extérieur du
noyau N, qui est avantageusement recouvert d'une couche de
tissu, anticollant, est, compte tenu de l'épaisseur du tissu
et de l'épaisseur de la couche de mélange de caoutchouc (4~)
recouvrant intérieurement les câbles de l'armature de
carcasse (1) et posé sur ledit noyau, parallèle au profil
méridien de ladite armature, tel que montré sur la figure 1,
de la face radialement supérieure du noyau N aux points de
tangence T1, T2 des tringles avec l'armature, les deux points
T1 et T2 étant alors distants axialement de la quantité L
égale à ET + 2~. L'ébauche d'armature de carcasse (1) est
obtenue par enroulement d'un fil ou câble autour du noyau N
recouvert, le noyau reposant sur des rouleaux de support et
de rotation, alors qu'un dispositif de distribution du fil ou
câble permet le défilement du câble et son enroulement autour
du noyau tournant a une vitesse déterminée. Un tel procédé
d'enroulement et le dispositif pour sa mise en oeuvre sont
connus, et l'on peut se référer par exemple au brevet
français 2 OS2 885.
Comme montré sur la figure 3, l'ébauche toroïdale d'armature
de carcasse (1) est recouverte d'une couche de mélange de
caoutchouc (4") destinée à recouvrir extérieurement les
câbles de ladite armature (1), des profilés de mélange
caoutchouteux (4) normalement situés entre l'armature de
carcasse (1) et l'armature de sommet, ainsi que les
différentes couches de mélange caoutc~louteux de renfort.
L'ébauche toroïdale ainsi recouverte est alors enserrée
contre le noyau N, dans ses parties flancs et dans sa partie
sommet, à l'exception de ia largeur 2~ autour du plan
équatorial YY' (Fig. 2) par deux couronnes circulaires
primaires CF1 et CF2 de flanc métalliques, lesdites couronnes
étant réunies radialement à deux couronnes circulaires de
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flanc secondaires C'F1 et C'F2, ces dernières étant
elles-mêmes réunies à deux couronnes circulaires Csl et Cs2
de sommet, aussi métalliques.
La ligne de jonction respectivement des couronnes CF1 et C'
et CF2 et C'F2 est située radialement sensiblement à une
distance h de la ligne fictive réunissant axialement les
points de tangence T1, T2, h étant sensiblement égale à
0,75 H et H étant la hauteur de l'ébauche toroïdale de
carcasse (1) mesurée à partir de la même ligne fictive T1,
T2. La ligne supérieure de jonction respectivement des
F1 S1 et C F2 et Cs2 est sensiblement
parallèle à l'axe du noyau de confection N et située à une
distance radiale dudit axe, sensiblement égale à la distance
radiale séparant les points A et B, de l'armature de carcasse
(1) du pneumatique dans le moule, de l'axe de rotation dudit
moule.
Ces couronnes de flanc CF1, CF2, C F1 F2
couronnes de sommet Csl, Cs2 ont des faces axialement
intérieures dont les profils méridiens correspondent
exactement au profil méridien de l'ébauche d'armature de
carcasse (1) recouverte des différentes couches de mélanges
caoutchouteux. Les couronnes de flanc CF1 et CF2 sont munies
à leurs extrémités axialement et radialement intérieures de
cavités circulaires, destinées à recevoir les ensembles
tringles (2) - enrobages caoutchouteux (3), ces ensembles
étant mis en contact avec l'armature de carcasse (1) posée
sur le noyau N lors du deplacement axial des couronnes CF1 et
CF2 vers le noyau N.
L'armature de carcasse (1), à l'état non vulcanisé dans
l'exemple décrit, et les ensembles tringles étant fermement
maintenus en place, l'armature de carcasse (1) est coupée au
moyen de couteaux rotatifs (D) d'une part sur la face
radialement supérieure au niveau du plan équatorial YY' du
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noyau, et d'autre part sur la face radialement intérieure du
noyau en deux points R et S, tels que les distances T1R et
T2S soient égales à la longeur curviligne l mesurée sur le
pneumatique vulcanisé, la partie RS étant enlevée du noyau N.
La prochaine étape du procédé, conforme à l'invention
consiste alors à écarter axialement les ensembles de
couronneS CF1, C~F1, Cs1 et CF2~ C F2' S2
axialement et radialement intérieures (101, 102, 103, 104)
desdites couronnes étant munies de ventouses de succion (100)
permettant par aspiration le maintien et le transport de
l'ébauche d'armature de carcasse (1), sans qu'il y ait
modification du profil méridien de ladite ébauche. Les
ventouses (100) sont, comme connu, reliées à une pompe à air
susceptible de créer une dépression dans lesdites ventouses.
Comme indiqué par les flèches F sur la figure 3, les parties
T1R et T2S sont ensuite retournées autour des ensembles
tringles (2)-enrobages (3) pour venir se plaquer contre les
faces radialement intérieures (101) des couronnes de flancs
CF1 et CF2, les retournements (10) étant aussi maintenus par
aspiration.
L'écartement axial des couronnes de flanc et sommet ayant
permis l'enlèvement du noyau de confection N, la finition
intérieure du pneumatique, ainsi que celle des bourrelets est
alors possible. C'est ainsi que sont posées les différentes
couches de mélznge caoutchouteux formant généralement les
couches intérieures du pneumatique, telles que les couches de
renfort, ou la couche de mélange imperméable à l'air dans le
pneumatique sans chambre.
De même sont posées les petites nappes de renfc cement, dites
raidisseurs ou languettes (12) de fils ou câbles, disposées
usuel-ement axialement à l'extérieur des retournements
d'armature de carcasse dans les pneumatiques terminés, ainsi
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que toutes les couches de gomme (13) necessaires à la
formation des bourrelets et disposees c l'extérieur du
retournement de l'armature de carcasse (1). Toutes ces
couches de gomme sont avantageusement posées selon la
technique décrite dans le brevet FR 2 603 841 du même
déposant.
Comme on peut le voir sur la figure 3, les portions MO et OP
de l'ébauche d'armature de carcasse sont, après coupure en O,
non maintenues par les couronnes sommet. Ces deux portions
chacune de largeur ~, vont former, au cours du rapprochement
axial des couronnes le recouvrement d'armature de carcasse
tel que montré sur la figure 1.
Le recouvrement étant réalisé, l'ébauche d'armature de
carcasse (1) est alors mise sous pression p par
l'intermédiaire d'une membrane de gonflage G, fixée sur un
tambour PO. Cette membrane G est avantageusement renforcée au
sommet de mznière à posséder la rigidité propice à la pose
d'un ensemble préfabriqué et constitué de l'armature de
sommet (5) et de la bande de roulement (6) après écartement
axial et radial des deux couronnes de sommet Csl et Cs2 et
des couronnes de flanc C'Flet C'F2(figure 4). Simultanément à
l'écartement de Csl et Cs2, deux tambours gonflables P1, P2
sont amenés axialement de part et d'autre du tambour Po, les
tambours P1 et P2 ayant pour but de maintenir en position les
ensembles formés par les tringles (2), leurs enrobages (3),
les retournements (10), les renforts (12) et tous les
mélanges environnants (13), maintien qui sera nécessaire pour
ia finition extéri~ure des flancs et bourrelets du
pneumatique après écartement axial des couronnes de flancs
CF1et CF~. Cette finition consiste alors à poser les couches
et profilés de mélanges caoutchouteux (14, 15) localisés dans
le pneumatique terminé et vulcanisé entre l'armature de
carcasse (1) et le retournement (10) ainsi que les couches et
profilés de mé'anges (7') et nappe (5) éventuelle de
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renforcement (70), localisés sur les flancs de l'armature de
carcasse, la finition s'achevant par la pose des profilés des
couches extérieures de flancs (7").
L'ébauche du pneumatique est ainsi prête à la vulcanisation
(figure 5).
L'exemple décrit ci-dessus correspond fondamentalement à un
procédé destiné à obtenir un pneumatique dont les deux
moitiés d'armature de carcasse se recouvrent dans la partie
supérieure. On peut parfois concevoir les dimensions du noyau
comme étant imposées par la longueur de retournement (l)
d'armature de carcasse autour des tringles (2), et le noyau
de confection N sera tel que la distance axiale L entre les
tringles posées corresponde, en fonction des courbures de la
face inférieure du noyau, à la somme des longueurs l de
retournement. Il est alors possible que, le pneumatique dans
le moule de vulcanisation ayant une distance axiale entre
tringles ET supérieure à L, l'on obtienne, après une seule
coupure sur la face radialement intérieure du noyau et une
seule coupure sur la face radialement extérieure du noyau, un
intervalle où l'armature de carcasse est manquante. Comme
montré sur la figure 6, le procédé consiste alors après
écartement axial des deux moitiés d'ébauche, et enlèvement
des deux coquilles sommet Csl et Cs2, dans la pose d'une
nappe de renforcement additionnelle (11) sur et entre les
deux bords supérieurs de l'armature de carcasse (1).
Cette nappe additionnelle (11) peut être formée de fils ou
câbles radiaux, c'est-à-di.e faisant avec la directi~n
circonférentielle un angle de 9O, ou de fils ou câbles
orientés par rapport à ladite direction d un angle compris
entre 60 et 90.
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- lS -
Après pose de cette nappe, il est possible, comme dans le
premier exemple décrit, de compléter l'ébauche par la pose
d'une armature de sommet, et d'une bande de roulement, ou de
l'ensemble préfabriqué des deux éléments après écartement
axiale des coquilles secondaires de flanc C'Fl et C'F2.
